ÉLÉMENTS DE CORRECTION

SESSION 2020

BTS Systèmes Numériques Option B Électronique et Communications

Épreuve E4

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20NC-SN4SNEC1-COR Domaine professionnel – Éléments de correction

ÉLÉMENTS DE CORRECTION Option B Électronique et Communications

Partie 1 Domaine Professionnel

Partie A. Mise en situation

Q1. Q1. Indiquer la contrainte sur la taille des particules (Documentation PP1). Taille maximale 0,6 µm

Q2. Indiquer la pression atmosphérique préconisée dans la salle blanche lorsque la

pression extérieure est P0. Pression supérieur à P0+33 Pa.

Q3. Déterminer si la salle blanche doit être en surpression ou dépression.

Salle blanche en surpression.

Q4. Expliquer l’intérêt de cette différence de pression. Éviter que les particules extérieures ne rentrent dans la salle blanche.

Q5. Montrer que pour satisfaire les exigences du client concernant le nombre de

particules il faut une salle blanche classe ISO 7.

Classe ISO 7 respecte le diagramme des exigences : Particules < 352 000 par m3 et taille des particules < 0,5 µm

Q6. En déduire les exigences (filtre, type de diffusion) et compléter DR-Pro1

(Documentation PP2 et PP3) Voir document réponses

Q7. Calculer le volume de la pièce d’après le plan aéraulique (Documentation PP3).

V=2,50 x 6 x 5,90 = 88,5 m3

Q8. Déterminer le débit d’air d’après le plan aéraulique (Documentation PP3)

2238 m3/h

Q9. Calculer le taux de brassage d’air de la salle blanche. Taux = Débitair / Volumepièce = 2238 / 88,5 = 25,28 Volume/h

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Q10. Conclure sur le dimensionnement de la CTA par rapport au diagramme des exigences. Le diagramme des exigences indique 25 V/h minimum, il est donc respecté car nous avons 25,3 V/h.

Q11. Déterminer le type de liaison et le protocole utilisés par le capteur de température

pour communiquer avec l’unité de traitement. Liaison RS485 Modbus

Q12. Déterminer le signal utilisé par le capteur de pression pour communiquer avec

l’unité de traitement. Liaison boucle de courant 4-20 mA

Partie B. Régulation de la pression

Q13. Indiquer le nombre de fil de câblage nécessaire.

2 fils de câblage

Q14. Indiquer le diamètre des tuyaux d’air

4/6 x 11 mm

Q15. Compléter (document réponse DR-Pro2) le branchement des entrées du capteur P1+ et P2- (Documentation PP3) afin de mesurer la surpression dans la salle blanche d’après les exemples. Voir document réponses

Q16. Indiquer la position des switchs (document réponse DR-Pro2) afin d’obtenir la

configuration suivante sachant que le capteur utilisé est capable de faire une mesure entre -100 Pa et +100 Pa: Voir document réponses

Q17. Calculer la tension à l’entrée de l’automate Vrmin et Vrmax.

Vrmin= 4 x 10-3 x 55,6 = 0,222 V Vrmin= 20 x 10-3 x 55,6 = 1,112 V

Q18. Donner la résolution du CAN du PLUG511 (Documentation PP9)

16 Bits

Q19. Calculer le quantum de tension du CAN sachant que la tension de référence est de 1,2 V. q = 1,2 / 216 = 18,311 µV

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Q20. Déterminer la valeur numérique Npression-Min et Npression-Max correspond aux résultats de la conversion analogique-numérique de Vrmin et Vrmax. Npression-Min = 0,222/q = 12123 Npression-Max = 1,112/q = 60728 Ces valeurs devront être calculées avec 3 décimales.

Q21. Déduire la valeur numérique de Npression pour 33 Pa.

Npression = 486,34 x Pression(Pa) + 12 123 Npression-33Pa = 486,34 x 33 +12 123 = 28 172

Q22. Déterminer d’après l’algorigramme l’évolution de la vitesse du ventilateur quand la

pression dans la salle blanche est inférieure à la consigne (DOCUMENTATION PP11). Si la pression est inférieure à la consigne, le ventilateur va tourner plus vite pour augmenter la pression dans la salle blanche. Quand la pression mesurée atteint la valeur de consigne, le ventilateur tournera à la vitesse de 1800 tr/min

Q23. Déterminer d’après l’algorigramme la valeur de Npression puis de la surpression en Pascals dans le cas où il n’y a aucune perturbation. Justifier le respect du cahier des charges. La consigne est pour Npression = 29 042. On sait que Npression = 486,34 x Pression(Pa) + 12 123 Donc la pression de consigne est de 34,79 Pa. Le cahier des charges est respecté : on a bien une surpression supérieure à 33 Pa.

Q24. Compléter le tableau de mesure (document réponse DR-Pro3)

Voir document réponses

Partie C. Régulation de la température et de l’humidité

Q25. Déterminer les plages de mesure de l’humidité et de la température Humidité : 0 à 100 % Température : 0 à 50°C

Q26. Compléter sur ce zoom les niveaux logiques des bits constituant cette adresse.

Voir document réponses.

Q27. Déterminer l’adresse esclave du capteur HygrasGard d’après la requête du maitre lors de la demande de température (DR-PRO5). Voir document réponses.

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Q28. Configurer les switchs (DR-Pro5) pour avoir l’adresse esclave de la question Q30 pour le module HygrasGard (Doc5). Voir document réponses.

Q29. Estimer la durée d’un bit à partir du chronogramme de la trame de requête (DR-

Pro5). En déduire la vitesse de communication. On relève une durée de l’ordre de 500 µs par information soit pour 10 bits. Tb = 500 µs/10 = 50 µs environ, soit une vitesse de transmission de 20 kBauds.

Q30. Configurer, sur le document réponses DR-Pro5, les switches de paramétrage de la

transmission RS485 en fonction de la configuration logicielle. On activera la terminaison de Bus.

Voir document réponses.

Q31. Vérifier que cette valeur est cohérente avec la configuration logicielle (Doc13)

Vitesse de transmission estimée : 1/50 µs= 20 000 Bauds La configuration logicielle de la vitesse de transmission est de 19 600 Bauds La vitesse estimée est donc bien cohérente avec la configuration logicielle.

Q32. Donner la résolution de la lecture de la température et l'humidité (Doc6).

16 bits.

Q33. Compléter sur le zoom de la trame du document réponses DR-Pro5 les niveaux logiques.

Voir document réponses

Q34. Compléter le tableau du document réponses DR-Pro5 en indiquant les valeurs

binaire et décimale transmises et en déduire la température mesurée de la salle en °C. Voir document réponses

Q35. Définir quelle batterie est activée à une température de 25 °C. (Loi de chauffe

DOC13).

La batterie froide est activée.

Q36. Déterminer le pourcentage d’ouverture de la vanne 3 voies.

Ouverture à 40 %.

Q37. Définir la tension appliquée à cette vanne pour obtenir le pourcentage de la question précédente.

Il faut appliquer 4 V.

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Partie D. La supervision

Q38. Compléter le tableau du document réponses DR-Pro6, en binaire et en décimal pour l’écran de EVIEW7 Voir document réponses

Q39. Donner l’adresse de diffusion de de ce réseau.

Adresse de diffusion : 192.168.100.159 car 10011111(2) = 159(10)

Q40. Compléter du document réponses DR-Pro6, en binaire et en décimal pour l’API Voir document réponses

Q41. Indiquer si l’API appartient au même réseau que l’écran Eview7. Justifier la

réponse. L'adresse IP 192.168.100.50 n'appartient pas au réseau 192.168.100.128.

Q42. Indiquer la plage d'adresses IP que l’on peut attribuer dans ce réseau.

Adresse mini : 192.168.100.129 Adresse maxi : 192.168.100.158

Q43. Déterminer le nombre d’équipements que l’on peut connecter sur ce réseau.

Nombre d'adresses disponibles : 30

Q44. Attribuer une adresse IP valide pour la carte réseau de l'API UC LAN Labo.

Toute adresse de 192.168.100.129 à 192.168.100.158 sauf celle de l’écranEview7 (147) et autres adresses déjà utilisées.

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DOCUMENTS RÉPONSES DOMAINE PROFESIONNEL

Réponse à la question Q6

De 20°C

à 25°C

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Réponse à la question Q16 :

DIP 1 2 4 6

Etat ON ON OFF ON

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Date Le 10/10/18 à 4h48 Le 10/10/18 à 14h24

Surpression 36 30

Npression (décimal) 29 631 26 713

Nvariateur(décimal) Valeurs au premier passage dans la boucle de « lecture pression »

128

158

Tension de commande du Variateur (V)

5 6,16

Vitesse (tr/min) 1 800 Entre 2 200 et 2 300

Action sur la pression (entourer la bonne réponse)

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Réponse aux questions Q26 et Q27 Donner l’adresse de l’esclave dans la requête.

Q27

Champs Valeur binaire Valeur en Décimal

Adresse de l’esclave 1100 0001 193

1 0 0 0 0 0 1 1

ST

AR

T

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1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0


DIP 1 2 3 4 5 6 7 8 Etat ON ON OFF OFF OFF OFF OFF ON


DIP 1 2 3 4 5 6 Etat ON ON ON ON OFF ON

Réponse aux question Q33 et Q34

Q34

Champ Valeur Binaire Valeur décimale Température (°C) Mesure température 0000 0001 0000 0111 263 26,3

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En binaire En décimal

IP EVIEW7 1100 0000.1010 1000.0110 0100.1001 0011 192.168.100.147

Masque de réseau 1111 1111.1111 1111.1111 1111.1110 0000 255.255.255.224

Adresse réseau 1100 0000.1010 1000.0110 0100.1000 0000 192.168.100.128

En binaire En décimal

IP carte réseau API UC LAN LABO

1100 0000.1010 1000.0110 0100.0011.0010 192.168.100.50

Masque de réseau 1111 1111.1111 1111.1111 1111.1110 0000 255.255.255.224

Adresse réseau 1100 0000.1010 1000.0110 0100.0010 0000 192.168.100.32

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Sciences Physiques

ÉLÉMENTS DE CORRECTION

ÉLÉMENTS DE CORRECTION

A Conditionnement du signal de surpression

Q45 ∆P1=Pi-Pe=80Pa

Q46 SC=∆R1/∆P1=24 µΩ/Pa = 2,4 10-5 Ω.Pa-1

Q47 Cf DR-SP1 (côtés corrects)

Q48 Cf DR-SP1 (branchement correct de chaque pont)

Q49 U2=E(R-∆R)/2R

Q50 ∆U=U4-U2=E∆R/R (on retrouve l’information de l’énoncé)

Q51 SP=4,17mV/Ω (éventuellement « mA »)

Q52 ∆U=S ∆P=10µV

Q53 Ai=904 ; AV=110 ; A=AiAv=9,97.104

Q54 Ua=A∆U=0,997V

Q55

Ua=0,997V Il y a donc une erreur de 3 pour 1000 sur la tension de 1V pour 100 Pa donc respect des 1% du cahier des charges. De plus ∆P=0 entraine Ua=0 V Donc le cahier des charges est respecté

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B Numérisation de la mesure de pression

Q56 TS=1,25 s

Q57 Te=1/Fe=1 s

Q58 DR-SP2

Q59 Tapp=5 s

Q60

Shannon : Fsignal,max<Fe/2 Critère non vérifié car Fsignal,max>Fe/2 (0.8 Hz>0,5 Hz)

Q61 τf = 1/(2πfC)=0,40s

Q62

tconv=1/fCLK*16=0,49 ms τn=τf + tconv ~ τf=0,40 s τn< τm/10 car 0,4 s <1,5 s donc le cahier des charges est respecté

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C Asservissement de pression de la CTA

Q63

C(z) = KP(1-z-1)+KI / (1-z-1) donc XC(z) (1-z-1) = Er(z) ( KP(1-z-1)+KI ) d’où xC(n) = xC(n-1) + (KP+KI) er(n) – KP er(n-1) avec KP+KI=160 et KP=150

Q64 Système récursif car la sortie dépend de ses valeurs précédentes

Q65 Cf DR-SP2

Q66 Le système est stable car sa réponse à un échelon est finie.

Q67 εS=0 lu sur le graphique

Q68 TR = 5*Te avec Te=1 s => TR = 5 s

Q69

Le système est stable, précis et suffisamment rapide (Tr<10s) donc le cahier des charges est respecté

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Coté int Coté ext Coté ext Coté int

DOCUMENT RÉPONSES Sciences Physiques

Q48 et Q49

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Q59

Q66

Documents

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